离子交换树脂详解经典之作演示文稿ppt

  H2O 阳离子交换树脂 阳离子交换树脂 阴离子交换树脂 阴离子交换树脂 H+ Na+ OH- Cl- NaCl H2O 离子交换原理示意图 第二十三页，共四十九页。 4 离子交换树脂的清洗 4.1离子交换树脂的预处理 4.2离子交换树脂的再生 第二十四页，共四十九页。 4 离子交换树脂的清洗 4.1离子交换树脂的预处理 在离子交换树脂的工业产品中，常含有少量的有机低聚物及一些无机杂质。在使用初期会逐渐溶解释放，影响出水水质或产品质量。 因此，新树脂在使用前一定要进行预处理。 第二十五页，共四十九页。 4.1.1动态预处理 树脂装入交换器后，用去离子水反洗阴、阳树脂层，直至出水清澈、无气味、无细碎树脂为止。 阳树脂预处理： 将树脂装柱后，先用饱和食盐水浸泡，用去离子水冲洗至出水清澈，检测PH值为7。 再用2%～4%的NaOH溶液做处理，再用2%～4%的HCl溶液做处理，并以该酸液浸泡，排去酸液，用去离子水冲洗至出水呈中性。 阴树脂预处理： 将树脂装柱后，先用饱和食盐水浸泡，用去离子水冲洗至出水清澈，检测PH值为7。 再用2%～4%的HCl溶液做处理，再用2%～4%NaOH做处理，，全部通入后，浸泡，排去碱液，用去离子水冲洗至出水呈中性。 第二十六页，共四十九页。 4.1.2静态预处理 阳树脂的处理： 将树脂用水洗至清水后，用2%～4%NaOH浸泡4-8小时，再用水洗至中性，再用5%的HCl浸泡4-8小时后，用水洗至中性，待用。 阴树脂的处理： 将树脂用水洗至清水后，用5%的HCl浸泡4-8小时，再用水洗至中性，再用2%～4%NaOH浸泡4-8小时后，用水洗至中性，待用。 第二十七页，共四十九页。 4.2离子交换树脂的再生 4.2.1阳离子交换器再生 采用顺流和逆流方式均可，最好采用逆流法 。 反洗：目的是松动树脂层，当出水澄清透明时止。 配酸液（HCl）：再生液的用量为树脂体积的5倍，再生液浓度为4%-6%。进酸时间为1小时。 正洗：目的是洗净再生物和残余酸液。打开进水和上进 水阀门，打开下排阀门，当排水pH =6.5左右时，正洗结束，再生完毕。 第二十八页，共四十九页。 4.2.2阴离子交换器再生 采用顺流和逆流方式均可，最好采用逆流法 。 反洗：先打开进水和下进阀门，打开排气阀门，水自下而上通过树脂层，（用阳床的水）目的是松动树脂，当出水澄清透明为止。 配碱液（NaOH）：再生液的用量为树脂体积的5倍，再生液的浓度为4-6%。进碱时间为1.5小时。 正洗：水自上而下通过树脂层，目的是洗净再生产物和残余碱液。打开进水和上进阀门，打开下排阀门，当排水pH=7.5左右时正洗结束，再生完毕。 第二十九页，共四十九页。 离子交换树脂再生示意图 第三十页，共四十九页。 4.2.3离子交换树脂再生 的需要注意的几点 进完酸或碱时一定要把酸碱经过的管道冲洗干净，以防存酸存碱，影响电导率。 把再生泵冲洗干净，以备下次使用。 第三十一页，共四十九页。 5 离子交换树脂的 污染处理及预防 5.1悬浮物污堵的处理及预防 5.2铁中毒的处理及预防 5.3油污染的处理及预防 第三十二页，共四十九页。 5 离子交换树脂的 污染处理及预防 在化学水处理系统中,由于多种原因,阴、阳离子交换树脂都存在着被污染的问题,尤其是钙、铁、有机物的污染。污染后的树脂性能直线下降、工作交换容量降低、离子泄露量增加,影响出水质量。 由于树脂的结构未遭到破坏,能够最终靠适当的处理,恢复其交换性能.同时应对树脂在使用的过程中易出现污染的情况做分析,采取合理的措施。 第三十三页，共四十九页。 5.1 悬浮物污堵的处理及预防 现象：原水中的悬浮物会堵塞树脂层中的孔隙，从而增大其水流阻力，增大运行压降，也会覆盖在树脂颗粒的表面，因而降低树脂的工作交换容量。 处理：为清除积聚在树脂层中的悬浮物，可采用增加反洗次数和时间或使用压缩空气擦洗等方法。 预防：为防止悬浮物的污堵，主要是加强对原水的预处理，以降低水中悬浮物的含量。 第三十四页，共四十九页。 5.2铁中毒的处理及预防 现象：阳、阴树脂都有几率发生铁的污染。 被污染树脂的外观为深棕色，严重时可以变为黑色。正常的情况下，每100g树脂中的含铁量超过150mg时，就应做处理。铁的存在会加速阴树脂的降解。 铁中毒后的离子交换树脂 第三十五页，共四十九页。 离子交换树脂详解经典之作演示文稿 第一页，共四十九页。 离子交换树脂详解经典之作 第二页，共四十九页。 1 离子交换树脂的概念 1.1离子交换树脂的定义 1.2离子交换树脂的理化性质 1.3离子交换树脂的命名方式 1.4离子交换树脂基体的组成 1.5离子交换树脂基体的优缺点 第三页，共四十九页。 1 离子交换树脂的概念 1.1离子交换树脂的定义 离子交换树脂是一类带有功能基的网状结构的高分子化合物，它由不溶性的三维空间网状骨架、连接在骨架上的功能基团和功能基团上带有相反电荷的可交换离子三部分构成。 离子交换树脂可分为阳离子交换树脂、 阴离子交换树脂和两性离子交换树脂。 第四页，共四十九页。 1.2离子交换树脂的理化性质 离子交换树脂不溶于水和一般溶剂。 大多数制成颗粒状，也有一些制成纤维状或粉状。树脂颗粒的尺寸一般在0.3～1.2mm 范围内，大部分在0.4～0.6mm之间。 它们有较高的机械强度(坚牢性)，化学性质也很稳定，在一般的情况下有较长的常规使用的寿命。 第五页，共四十九页。 1.3离子交换树脂的命名方式 离子交换树脂的全名称由分类名称、骨架（或基因）名称、基本名称组成。 我国化工部规定，离子交换树脂的型号由三位阿拉伯数字组成。 第一位数字代表产品的分类。 第二位数字代表不同的骨架结构。 第三位数字为顺序号。 大孔树脂在型号前加“D”。 凝胶型树脂的交联度值可在型号后用“×”号连接阿拉伯数字表示。 第六页，共四十九页。 1.3离子交换树脂的命名方式 D? ? ¤??△? ? ▼??×? ? ■ ? ? ? D???? ? ?大孔树脂在名称前加D??? ? ¤????? ? 分类代号（阴、阳、酸、碱、强、弱）??? ? △????? ? 骨架分类代号??? ? ▼????? ? 顺序号?????? ×? ■? ? 凝胶型树脂后加*并注明交联度 ? 如D011×7，表示大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，其交联度为7。 第七页，共四十九页。 1.4离子交换树脂基体的组成 离子交换树脂的基体，制造原料主要有苯乙烯和丙烯酸(酯)两大类。 苯乙烯系树脂是先使用的，丙烯酸系树脂则用得较后。 强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂 弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂 第八页，共四十九页。 1.5离子交换树脂的优缺点 优点： 1、无机离子的去除能力优良； ??????? ? 2、具再生能力； ???????? 3、装置简单。 缺点： 1、纯化（交换）容量有一定的限制，水质会发生起伏； ???????? 2、树脂会造成有机物的溶出； ????? 3、树脂表面会有微生物的增殖； ???????? 4、树脂的崩解碎片会造成水中微粒的增加； ???????? 5、树脂的再生过程挺麻烦； ????????? 6、树脂再生时会产生药品（强酸、强碱）的废液污染。  第九页，共四十九页。 2 离子交换树脂的基本类型 2.1按孔隙结构分类 2.3按基体的种类分类 2.2按树脂中化学活性基团的种类分类 第十页，共四十九页。 2 离子交换树脂的基本类型 2.1按孔隙结构分类 离子交换树脂按孔隙结构分凝胶型和大孔型两种。  凝胶型树脂 大孔型树脂 第十一页，共四十九页。 2.1.1凝胶型树脂 凝胶型树脂的高分子骨架，在干燥的情况下内部没有毛细孔。它在吸水时润胀，在大分子链节间形成很微细的孔隙，通常称为显微孔。湿润树脂的平均孔径为2～4nm(2×10－6 ～4×10－6mm)。  第十二页，共四十九页。 2.1.2大孔型树脂 大孔树脂内部的孔隙又多又大，表面积很大，活性中心多，离子扩散速度快，离子交换速度也快很多，约比凝胶型树脂快约十倍。使用时的作用快、效率高，所需处理时间缩短。 大孔吸附树脂 第十三页，共四十九页。 2.2按树脂中化学活性基团的种类分类 按化学活性基团首先区分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类。 阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两类。 阴离子树脂又分为强碱性和弱碱性两类。 第十四页，共四十九页。 2.2.1强酸性阳离子树脂 这类树脂含有大量的强酸性基团，容易在溶液中离解出H+，故呈强酸性。 树脂离解后，本体所含的负电基团，如SO3－，能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。 强酸性树脂的离解能力很强，在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。 第十五页，共四十九页。 2.2.2弱酸性阳离子树脂 这类树脂含弱酸性基团，能在水中离解出H+ 而呈酸性。 树脂离解后余下的负电基团，能与溶液中的其他阳离子吸附结合，由此产生阳离子交换作用。 这种树脂的酸性即离解性较弱，在低pH下难以离解和进行离子交换，只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用。 第十六页，共四十九页。 2.2.3强碱性阴离子树脂 这类树脂含有强碱性基团，能在水 中离解出OH－而呈强碱性。这种树脂的 正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合， 由此产生阴离子交换作用。 这种树脂的离解性很强，在不同 pH下都能正常工作。它用强碱(如NaOH) 进行再生。 第十七页，共四十九页。 2.2.4 弱碱性阴离子树脂 这类树脂含有弱碱性基团，它们 在水中能离解出OH－而呈弱碱性。这 种树脂的正电基团能与溶液中的阴离 子吸附结合，由此产生阴离子交换作 用。 这种树脂在多数情况下是将溶液 中的整个其他酸分子吸附。它只能在 中性或酸性条件(如pH1～9)下工作。 第十八页，共四十九页。 2.2.5离子树脂的转型 以上是树脂的四种基本类型。在实际使用上，常将这些树脂转变为其他离子型式运行，以适应任何需要。 例如常将强酸性阳离子树脂与NaCl作用，转变为钠型树脂再使用。工作时钠型树脂放出Na+，与溶液中的Ca2+、Mg2+等阳离子交换吸附，除去这些离子。反应时没有放出H+，可避免溶液pH下降和由此产生的副作用(如蔗糖转化和设备腐蚀等)。 第十九页，共四十九页。 2.3按基体的种类分类 离子交换树脂还能够准确的通过其基体的种类分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂。 苯乙烯系树脂 丙烯酸系树脂 第二十页，共四十九页。 3 离子交换树脂的工作原理 树脂在离子交换过程中 发生的化学反应 第二十一页，共四十九页。 3 离子交换树脂的工作原理  在离子交换过程中，水中的阳离子（如Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等）与阳离子交换树脂上的H+ 进行交换，水中阳离子被转移到树脂上，而树脂上的H+交换到水中。 水中的阴离子（如Cl-、HCO3-等）与阴离子交换树脂上的OH-进行交换，水中阴离子被转移到树脂上，而树脂上的OH- 交换到水中。而H+ 与OH- 相结合生成水，进而达到脱盐的目的(见下页图) 。 第二十二页，共四十九页。

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